Pulido de bola asistido por vibración. Una solución para el mejoramiento de la superficie mediante acoustoplasticidad

Descripción de la Patente

Se ha desarrollado un sistema innovador para modificar la integridad superficial, es decir, la textura y rugosidad de la superficie, dureza y tensiones residuales, de piezas previamente fresadas. El sistema se puede integrar fácilmente en entornos de fabricación reales, pero debe probarse con ese objetivo. Se buscan socios para desarrollar aún más el sistema y/o establecer acuerdos comerciales junto con cooperación técnica.

Desafío

La industria manufacturera demanda procesos de acabado efectivos a los cuales las piezas podrían someterse para mejorar su rendimiento futuro en servicio. Esta necesidad es especialmente necesaria para materiales innovadores, ya que suelen mostrar un estado perjudicial de la integridad superficial debido a su baja maquinabilidad. En la industria del transporte, la fabricación de componentes como las palas de turbina requiere la aplicación de procesos locales que puedan reforzar áreas críticas de la pieza que están sometidas a regímenes exigentes, como la fatiga. Mejorar la textura superficial y subsuperficial, la rugosidad, las tensiones residuales y la dureza es un medio para prevenir el crecimiento de grietas y mejorar el comportamiento de estos componentes. En este contexto, la herramienta de bruñido de bola asistida por vibración ha demostrado resultados positivos en aplicaciones de laboratorio, y está lista para dar un salto adelante hacia la industria.

Tecnología

El sistema consiste en una herramienta de bruñido de bola con un sistema de regulación de fuerza basado en una compresión de resorte calibrada. Está equipado con un módulo apilado de piezoeléctrico que, vinculado al soporte de la bola de bruñido, transmite un movimiento vibratorio ultrasónico de 40 kHz a la bola mientras rueda sobre la superficie objetivo. El piezoeléctrico se excita a través de un circuito de alimentación externo separado del entorno de fabricación. La fuerza oscilante permite aprovechar el efecto acoustoplástico, es decir, la disminución instantánea de la tensión requerida para causar deformación plástica mientras deja un endurecimiento residual en el material. La herramienta está preparada para montarse en una fresadora mediante

Ventajas Innovadoras

• Efectos competitivos en comparación con los obtenidos a través de procesos de acabado convencionales como el pulido o el granallado
• Facilidad de automatización e implementación en talleres
• Dado que el proceso no genera sustancias o materiales residuales, no hay desechos
• Sistema económico con bajos costos de mantenimiento

Estado Actual de Desarrollo

El prototipo se ha probado en superficies fresadas con extremo de bola de AISI 1038, Ti6Al4V y Al 2017, demostrando sus efectos beneficiosos en cuanto a textura, rugosidad, dureza y tensiones residuales.

Aplicaciones y Mercado Objetivo

El mercado preferente para este sistema está relacionado con los centros de fabricación en la industria del transporte, ya que trabajan en piezas que se obtienen mediante operaciones de fresado y requieren la aplicación de operaciones de acabado para mejorar su estado de acabado superficial. El acabado de equipos de fabricación, como moldes o troqueles, también es un área objetivo de la tecnología. De hecho, se puede adaptar a cualquier aplicación que eventualmente pueda requerir efectos locales de endurecimiento, que se pueden entregar fácilmente mediante la técnica.